Vedci z Moskovského inštitútu elektronickej technológie (MIET) vyvinuli presnú metódu na kontrolu prevádzky mikročipov v extrémnych podmienkach vesmíru.
Prielom pomôže pri rozvoji novej triedy vákuových nanotranszitorov, ktoré sú odolné voči žiareniu a vysokým teplotám.
Výsledky boli uverejnené v senzoroch a ovládačoch A: Fyzické.
Miniaturizácia moderných elektronických komponentov vedie k zvýšenej zraniteľnosti, uviedol tím Národnej výskumnej univerzity MIET.
Bez správneho tienenia, extrémne teploty, „tvrdé“ žiarenie alebo toky ťažkých častíc ich môžu deaktivovať alebo spôsobiť náhodné poruchy systému.
Keď sa miniaturizovali pod 10 nanometrov s veľkosťou, elektronické komponenty sa stávajú obzvlášť citlivými na vonkajšie vplyvy, čím sa ich využitie vo vesmíre takmer nemožní, špecialisti vysvetlili, „v dôsledku vysokej citlivosti polovodičových tranzistorov sub-10 NM na účinky s jedným žiarením a účinky vytesnenia z kozmického lúča.“
Dokonca aj v pozemnom vybavení môžu také malé komponenty spôsobiť chyby softvéru a nestabilný výkon
„Tok neutrónovej úrovne na úrovni mora môže spôsobiť ireverzibilné štrukturálne defekty v krištáľovej mriežke,“ uviedol Gleb Demin, vedúci výskumného laboratória pre modelovanie a vývoj nanotechnologických mikrosystémov v MIET. „V dôsledku toho dôjde k poškodeniu, mení mobilitu nosičov náboja a posunuté prevádzkové napätie, čo vedie k nepredvídaným chybám a spôsobuje nepredvídateľné správanie mikročipov.“
Nahradenie polovodičového kanála, prostredníctvom ktorého sa náboj prenáša v tranzistoroch CMOS, s vákuovou medzerou umožňuje zvýšenú výkonnosť a spoľahlivosť.
Elektróny sa nezrážajú s mriežkou, ktorá urýchľuje ich prietok, a elektrický prúd v medzere je menej citlivý na žiarenie a tepelné účinky, vysvetlil Demin.
Na vytvorenie stabilného prúdu s nižšou spotrebou energie môžu vákuové nanotransistory použiť hustú škálu prvkov namiesto katódy s jedným bodom alebo špičkou emisie elektrónov.
Monitorovanie a predpovedanie charakteristík katódy s viacerými špičkami, vďaka veľkému počtu prvkov v matrici, je však náročnou úlohou.
Vedci spoločnosti MIET, spolu s kolegami z fyzikálneho technického inštitútu Ruska vied Af Ioffe, našli spôsob, ako monitorovať správanie katódy v reálnom čase na základe poľa kremíkových emitorov.
Sledovanie „životného cyklu“ poľa ako celku a jeho jednotlivých prvkov pomohlo zistiť, ktoré oblasti štruktúry katódy sú rozhodujúce pre stabilnú prevádzku tranzistora s vákuovou medzerou.
„Dosiahnuté výsledky sa môžu použiť na vývoj novej triedy vákuových nanotransistorov a kompaktných elektronických zdrojov založených na viacerých polovodičových katódach,“ uviedol Demin. „Naše údaje navyše umožňujú lepšie zosúladenie teórie s praxou a presnejší výpočet skutočných a účinných parametrov vyvíjajúcich sa vákuových medzerových tranzistorov.“
V budúcnosti vedci plánujú uplatniť vedomosti na analýzu základných procesov vo vákuových tranzistoroch v nanomateriále.
Dalo by sa tiež použiť pri návrhu iných vákuových nanoelektronických zariadení, ako sú mikrogúzny röntgenový röntgenový trubice a vysokofrekvenčné zosilňovače signálu.
Zdroj sputnik, preložené cez google
